《Frontiers in Neuroscience》：Synaptic alterations are preceding the axonal loss in optic atrophy of Wolfram syndrome mouse model
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背景：Wolfram综合征是一种罕见的常染色体隐性遗传病，主要特征为抗体阴性的早发性糖尿病、视神经萎缩、感音神经性听力损失、精氨酸加压素缺乏及脑干和小脑进行性神经退行性变，主要由编码内质网驻留跨膜蛋白wolframin的WFS1基因致病变异引起，该蛋白参与未折
背景：Wolfram综合征是一种罕见的常染色体隐性遗传病，主要特征为抗体阴性的早发性糖尿病、视神经萎缩、感音神经性听力损失、精氨酸加压素缺乏及脑干和小脑进行性神经退行性变，主要由编码内质网驻留跨膜蛋白wolframin的WFS1基因致病变异引起，该蛋白参与未折叠蛋白反应和细胞钙稳态调控。尽管已有多种Wolfram综合征啮齿类模型被报道存在视觉缺陷，部分研究显示在可检测的轴突变性或髓鞘异常出现前已发生显著视力丧失，其早期视觉缺损机制尚不明确。
目的：近期体外研究表明，WFS1缺陷的大脑类器官和人iPSC来源神经元分别存在突触连接改变和神经元突起形态异常，这促使研究人员首次在体内层面探究Wfs1敲除小鼠视网膜是否存在突触和树突异常。
方法：研究人员采用共聚焦显微镜对4月龄和7月龄Wfs1敲除小鼠的视网膜和视神经组织学特征进行检测。
结果：分析显示内丛状层存在进行性突触改变，由早期突触前区室功能异常驱动，这些改变是该模型中与视力丧失相关的最早可检测表型，且早于明显的轴突变性。
结论：上述发现确定早期突触保护可作为Wolfram综合征视力丧失的潜在治疗靶点。
这篇发表于《Frontiers in Neuroscience》的研究聚焦Wolfram综合征的视神经退行性变机制。Wolfram综合征是一种患病率约1/160000–770000的罕见常染色体隐性遗传病，核心临床特征包括早发性糖尿病、视神经萎缩、感音神经性耳聋、尿崩症及脑干小脑退行性变，患者预期寿命多为30–40岁，呼吸或吞咽困难是主要死因。该病主要由WFS1基因（编码内质网驻留跨膜蛋白wolframin，参与未折叠蛋白反应、钙稳态调控、线粒体相关膜功能等）的双等位致病变异导致。视神经萎缩是其致残性并发症，患者多在青少年期出现视力渐进性下降、色觉异常及中心暗点，既往动物模型已观察到视力损害、轴突丢失、髓鞘退变等表型，但多数模型在轴突或视网膜神经节细胞（RGC）明显丢失前已出现视觉功能异常，其早期损伤机制长期未被阐明。同时，近年体外研究提示WFS1缺陷可导致突触结构和神经元突起异常，但这一表型是否发生于体内视网膜微环境尚未被验证，本研究正是针对这一空白开展。
研究采用4月龄和7月龄雄性Wfs1全身敲除小鼠（129S6遗传背景，Wfs1第8号外显子被替换，完全缺失wolframin表达）及同窝野生型对照作为样本队列。关键技术方法包括：共聚焦显微镜成像结合免疫荧光染色，对视网膜及视神经的RGC密度、树突标记（β-III微管蛋白）、突触前（突触素synaptophysin, SYP）与突触后（PSD95）标记、胶质活化（GFAP）、轴突（NF200）及髓鞘（MBP）进行定量化分析；采用Imaris软件对三维重构图像进行体积、强度及共定位参数计算；通过Western blot和qPCR验证Wfs1在mRNA及蛋白水平的敲除效率；所有统计分析均采用年龄匹配的同性别样本对照，分析人员全程设盲以避免偏倚。
研究结果如下：
3.1 无Wfs1蛋白表达且Wfs1敲除小鼠体重降低
Western blot和qPCR均证实7月龄敲除小鼠视网膜中Wfs1 mRNA及100 kDa的wolframin蛋白完全缺失；4月龄雄性敲除小鼠体重已显著低于同窝野生型对照。
3.2 7月龄Wfs1敲除小鼠无RGC丢失
采用RGC特异性标记Brn3a和RBPMS对视网膜切片进行染色定量，结果显示7月龄时敲除组与对照组RGC密度无显著差异，提示该时间点未发生RGC死亡。
3.3 Wfs1敲除模型无树突丢失
以β-III微管蛋白标记内丛状层（IPL，RGC树突主要分布区）的神经元结构，4月龄和7月龄敲除组的荧光强度及标记体积均与对照组无显著差异，表明无明显树突结构性丢失。
3.4 突触改变是Wfs1敲除模型的最早表型
对IPL的突触标记分析显示：4月龄时，突触前SYP与突触后PSD95的共定位体积占比在敲除组显著降低（30.56% vs 44.80%，p=0.0239），但两者总表达量无变化，提示早期为突触前解偶联；至7月龄，SYP的平均荧光强度显著下降（p=0.009），突触共定位体积进一步减少约60%（p=0.0527），PSD95共定位占比降低约50%（p=0.0514），证实突触进行性丢失，且该表型早于轴突变性出现。
3.5 视网膜及视神经无反应性胶质增生
GFAP染色显示，4和7月龄时视网膜及视神经中GFAP的表达强度与体积均无显著升高；值得注意的是，7月龄视神经中GFAP标记体积反而较对照组降低约50%，提示白质区星形胶质细胞活性可能存在异常。
3.6 7月龄Wfs1敲除小鼠视神经出现显著轴突丢失
NF200标记的视神经轴突定量分析显示，4月龄时两组无差异；7月龄时敲除组NF200染色总面积较对照组降低约65%（p=0.033），单位面积轴突计数呈下降趋势（p=0.0832），证实轴突丢失发生于突触改变之后。
3.7 Wfs1敲除模型无脱髓鞘表现
MBP染色显示4和7月龄时敲除组与对照组的髓鞘标记强度无显著差异，排除原发性脱髓鞘参与早期病变。
讨论与结论部分指出，本研究首次在体内证实Wolfram综合征小鼠模型的视神经退行性变遵循“突触前功能障碍–突触丢失–轴突变性”的时序进程，突触改变是最早的核心病理事件，这与阿尔茨海默病、显性视神经萎缩等神经退行性疾病的早期突触病理特征一致。研究未发现明显反应性胶质增生，且视神经GFAP水平降低提示白质星形胶质细胞功能异常可能是新的疾病机制维度。这一发现将Wolfram综合征视力保护的治疗窗口前移至突触变性阶段，提示靶向突触前区室功能维持及白质星形胶质细胞支持功能，是阻止不可逆视力丧失的潜在策略，也为其他以突触早期损伤为特征的神经退行性疾病提供了机制参考。
